一種本質安全型光網絡單元onu的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種本質安全型光網絡單元ONU。本實用新型包括電源電路、控制電路、交換電路、存儲電路和光口電路。電源電路負責給控制電路、交換電路、存儲電路和光口電路供電，同時也受控于控制電路，控制電路與交換電路、存儲電路和光口電路信號相連。電源電路包括第一電源模塊、第二電源模塊、第三電源模塊、第一電流檢測模塊、第二電流檢測模塊、第三電流檢測模塊、第一電子開關模塊、第二電子開關模塊和第三電子開關模塊。本實用新型對使用環境的不挑剔性，能在任何環境中使用，極大的提高了設備的使用范圍。
【專利說明】—種本質安全型光網絡單元ONU
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于無源以太網數據通信領域，涉及一種本質安全型光網絡單元ONU(無源以太網傳輸終端)。
【背景技術】
[0002]EPON是一種新型的光纖接入網技術。它采用點到多點結構、無源光纖傳輸，在以太網上提供多種業務，是目前三網融合的最佳網絡技術，鑒于此已有很多EPON系統的終端設備，但是目前在特殊環境下(例如易燃氣體環境下)還沒有很好的解決方法。
[0003]運營商目前在基于EPON網絡提供寬帶業務時，用戶端設備解決方案有以下2種:
[0004]第一種是直接在家庭中使用，內部電源模塊未作任何保護及處理，在電源接口處都使用了大電容用于電源濾波，提高設備的抗干擾能力。電源模塊基本使用直流開關電源，而且不做任何不理，因為一般開關電源內部都有使用大電感。大電感和大電容都是引起火花的源頭，對特殊環境下使用未作任何保護。
[0005]第二種是工業上使用的，只是對內部抗干擾能力及外界環境變化做了處理，提高了設備對環境溫度變化的應對能力，沒有考慮在特殊環境下做保護處理。

【發明內容】

[0006]本實用新型的目的在于針對現有EPON網絡接入解決方案的不足，提出了 一種可應用于特殊環境下的EPON系統終端設備0NU，使用相對低成本，低功耗，絕對控制設備發熱量，滿負荷工作時所有使用的電子元器件溫度不超過40攝氏度，短路時，無可視火花，或者火花能量低于0.1毫焦。
[0007]本實用新型解決技術問題所采用的技術方案為:
[0008]本實用新型包括電源電路、控制電路、交換電路、存儲電路和光口電路。
[0009]電源電路負責給控制電路、交換電路、存儲電路和光口電路供電，同時也受控于控制電路，控制電路與交換電路、存儲電路和光口電路信號相連。
[0010]所述電源電路包括第一電源模塊、第二電源模塊、第三電源模塊、第一電流檢測模塊、第二電流檢測模塊、第三電流檢測模塊、第一電子開關模塊、第二電子開關模塊和第三電子開關模塊；第一電源模塊通過第一電流檢測模塊與第二電源模塊連接，第二電源模塊通過第二電流檢測模塊輸出至負載；第三電源模塊通過第三電流檢測模塊輸出至負載；所述的第一電流檢測模塊、第二電流檢測模塊、第三電流檢測模塊對應的連接有第一電子開關模塊、第二電子開關模塊和第三電子開關模塊。
[0011 ] 所述控制電路包括中央處理器、串口收發器和復位模塊，中央處理器與串口收發器、復位模塊信號連接。
[0012]所述的控制電路通過RGMII總線與交換電路相連、通過SPI總線與存儲電路相連實現，通過SERDES總線與光口電路相連。
[0013]所述的第二電源模塊為直流降壓開關電源、第三電源模塊為直流降壓線性電源；所述的第一電子開關模塊、第二電子開關模塊和第三電子開關模塊均用于在短路時斷開對應的電源模塊。
[0014]所述的串口收發器在收和發的連接線上增加了雙向導通二極管，防止因差模信號偏差而引起火花。
[0015]所述的交換電路采用RTL8305MB交換芯片，存儲電路采用M25P32-VMW6存儲芯片，光口電路采用FP4342033-HC6SY激光器，控制電路采用CS8032主芯片。
[0016]本實用新型相比于現有技術設備具備以下優點:對使用環境的不挑剔性，能在任何環境中使用，極大的提高了設備的使用范圍。在任何環境下，無可視火花，或者火花能量低于0.1毫焦。滿負荷工作時所有使用的電子元器件溫度不超過40攝氏度。能有效避免不安全因數的產生。接口側能有效防止因靜電產生不安全因數。采用本實用新型在可燃性氣體及其他危險環境下建立三網融合網絡，解決了危險環境下通信標準不一等問題，對安全生產具有深遠意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0018]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0019]圖2為本實用新型中的電源部分電路結構示意圖；
[0020]圖3為本實用新型中的控制電路結構示意圖；
【具體實施方式】
[0021]本實用包括電源電路、控制電路、交換電路、存儲電路、光口電路。電源電路負責給其他各個電路供電及電源轉換，連接其他各個控制電路，控制電路主要與交換電路、存儲電路、光口電路相連，交換電路主要和控制電路相連，存儲電路主要和控制電路相連，光口電路主要和控制電路相連。
[0022]所述電源電路包括第一電源模塊、第二電源模塊、第三電源模塊。第一電源模塊、第二電源模塊由外部電源供電經轉換給其他電路供電，第三電源模塊和第一電源模塊相連把第一電源模塊輸出轉換后給其他電路供電。第一電源模塊已模塊形式出現在電路板上并進行環氧樹脂澆灌，防止有火花出現，在經外部泄放電路進行二級防護非常安全杜絕了當電路上電瞬間、下點瞬間及短路時出現火花。第二電源模塊為直流降壓開關電源，設計時與普通開關電源的差別為無大型電感及電容，短路時出現自保護不會出現因短路短時能量過大導致電路板過熱引發不安全問題，有效防止在上電瞬間、下點瞬間及短路時出現火花。第三電源模塊為直流降壓線性電源，其輸出穩定性好，輸出電流紋波小不需要大型濾波電容及電感，在經外部泄放電路進行二級防護后給其他電路供電，有效防止在電路上電瞬間、下點瞬間及短路時出現火花。考慮到直流降壓線性電源轉化效率低下防止芯片過熱引起安全性問題，故對此電源模塊留有百分之70的余量，足以達到本質安全。
[0023]所述控制電路包括中央處理器、串口收發器、復位模塊。中央處理器設計時與普通設計不同的是普通設計模數電源一般都用磁珠相連而這里使用的方法為單點連接，更有效的防止火花出現，對旁路電容的設計也進行了一定的改進，使用多個小電容進行旁路，不使用單個大電容進行旁路，這樣做能有效防止火花的出現。串口收發器設計時也進行了保護，在收和發的連接線上增加雙向導通二極管，防止因差模信號偏差而引起火花。復位模塊主要進行了保護設計，減少因復位時電平不穩而引起火花。
[0024]所述交換電路主要有交換芯片組成，對模數電源進行了單點連接，模數大地也進行了單點連接，有效防止火花出現及增加抗干擾能力，對各個總線進行差模保護，在接口側增加靜電吸收器，防止因靜電產生火花。
[0025]所述存儲電路主要由存儲芯片組成，和控制電路連接為SPI總線，相對安全不會產生火花及不穩定因數不需要做特殊處理。
[0026]所述光口電路主要有激光器組成，因激光器有一定功耗，需要做低功耗處理，主要做如下處理:在收發端做控制處理，無數據時發端處于關閉狀態，這樣能大大降低激光器功耗，能有效抑制激光器溫度，使其在合理范圍內，避免了出現不安全因數，由于激光器材質為金屬材質，特別增加了防靜電器件，避免因接觸金屬放電引起火花，導致不安全的產生。
[0027]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0028]如圖1所示，電源電路1、控制電路2、交換電路3、存儲電路4、光口電路5。電源電路I負責給其他各個電路供電及電源轉換，連接控制電路2、交換電路3、存儲電路4及光口電路5。控制電路2與交換電路3、存儲電路4、光口電路5相連。與交換電路3主要通過RGMII總線相連實現，與存儲電路4主要通過SPI總線相連實現，與光口電路5主要通過SERDES總線相連實現。整個電路未使用大于4.7微法的電容也未使用感值大于I微亨的電感，有效防止了火花的出現，實現了本質安全。
[0029]上述模塊中電源電路I采用K7803、STISIO、AS 1117-2.5V電源模塊，使用分流器進行電源瞬態電流檢測，電子開關模塊用于電路板短路時斷開電源，防止因短路產生火花及能量過大導致電路板過熱等不安全因數。控制電路2采用CS8032主芯片主要負責數據配置、數據處理、配置以太網交換芯片等功能，電路設計上與普通設計不同的是普通設計模數電源一般都用磁珠相連而這里使用的方法為單點連接，更有效的防止火花出現，對旁路電容的設計也進行了一定的改進，使用多個小電容進行旁路，不使用單個大電容進行旁路，這樣做能有效防止火花的出現。交換電路3采用RTL8305MB交換芯片，對模數電源進行了單點連接，模數大地也進行了單點連接，有效防止火花出現及增加抗干擾能力，對各個總線進行差模保護，在接口側增加靜電吸收器，防止因靜電產生火花。存儲電路采用M25P32-VMW6存儲芯片，與主芯片通過SPI總線進行數據存儲及讀取，對芯片電源端濾波電容進行處理使用多個小電容進行濾波，如果必須使用大電容時，采用環氧樹脂進行封灌隔絕與外界接觸減少因斷電放電產生火花，從而引起不安全因數的產生。光口電路采用FP4342033-HC6SY激光器，此激光器為通用型激光器可以隨意更換其他廠家的激光器，對激光器進行了低功耗處理，防止因功耗問題大量發熱引發不安全因數。低功耗主要通過對發端進行控制無數據時發端處于關閉狀態，也對發端打開關閉出現的瞬態電流電壓進行控制，防止因瞬態電流電壓過大而引起火花，從而產生不安全因數。
[0030]如圖2所示，電源電路I主要由第一電源模塊1-1、第二電源模塊1-2、第三電源模塊1-3、電流檢測模塊1-4、電子開關模塊1-5組成。電流檢測模塊1-4設計的閥值為電源的最大額定電流，當短路瞬間，電流瞬間大于電源的額定最大電流時，啟動電子開關關斷這個電路，電路反應時間不超過I納秒，防止因反應時間過長而引發發熱及火花引起不安全因數，設計時第一電源模塊1-1留有40%的余量，第二電源模塊1-2留有40%的余量，第三電源模塊1-3留有70%的余量，只所以這樣設計是根據每個電源模塊的轉化效率決定的，防止發熱引發不安全因數。
[0031]如圖3所示，控制電路3主要有中央處理器3-1、串口收發器3-2、復位模塊3_3組成。中央處理器3-1設計與普通設計不同的是普通設計模數電源一般都用磁珠相連而這里使用的方法為單點連接，更有效的防止火花出現，對旁路電容的設計也進行了一定的改進，使用多個小電容進行旁路，不使用單個大電容進行旁路，這樣做能有效防止火花的出現。串口收發器3-2在收和發的連接線上增加雙向導通二極管，防止因差模信號偏差而引起火花。復位模塊3-3主要在電源端及復位端做了保護增加尖峰脈沖的吸收去除，防止因復位時電平變化產生的尖峰脈沖引起火花產生不安全因數。
[0032]本實施例的主要技術參數如下:
[0033]1.短路時，無可視火花，或者火花能量低于0.1毫焦。
[0034]2.滿負荷工作時所有使用的電子元器件溫度不超過40攝氏度。
[0035]3.環境溫度-40攝氏度到85攝氏度。
[0036]4.濕度 20% 到 98%。
[0037]5.靜電防護接觸放電8千伏，空氣放電15千伏。
[0038]6.EMC參數符合國標。
【權利要求】
1.一種本質安全型光網絡單元ONU，包括電源電路、控制電路、交換電路、存儲電路和光口電路，其特征在于: 電源電路負責給控制電路、交換電路、存儲電路和光口電路供電，同時也受控于控制電路，控制電路與交換電路、存儲電路和光口電路信號相連； 所述電源電路包括第一電源模塊、第二電源模塊、第三電源模塊、第一電流檢測模塊、第二電流檢測模塊、第三電流檢測模塊、第一電子開關模塊、第二電子開關模塊和第三電子開關模塊；第一電源模塊通過第一電流檢測模塊與第二電源模塊連接，第二電源模塊通過第二電流檢測模塊輸出至負載；第三電源模塊通過第三電流檢測模塊輸出至負載；所述的第一電流檢測模塊、第二電流檢測模塊、第三電流檢測模塊對應的連接有第一電子開關模塊、第二電子開關模塊和第三電子開關模塊； 所述控制電路包括中央處理器、串口收發器和復位模塊，中央處理器與串口收發器、復位模塊信號連接。
2.根據權利要求1所述的一種光網絡單元0NU，其特征在于:所述的控制電路通過RGMII總線與交換電路相連、通過SPI總線與存儲電路相連實現，通過SERDES總線與光口電路相連。
3.根據權利要求1所述的一種光網絡單元0NU，其特征在于:所述的第二電源模塊為直流降壓開關電源、第三電源模塊為直流降壓線性電源；所述的第一電子開關模塊、第二電子開關模塊和第三電子開關模塊均用于在短路時斷開對應的電源模塊。
4.根據權利要求1所述的一種光網絡單元0NU，其特征在于:所述的串口收發器在收和發的連接線上增加了雙向導通二極管，防止因差模信號偏差而引起火花。
5.根據權利要求1所述的一種光網絡單元0NU，其特征在于:所述的交換電路采用RTL8305MB交換芯片，存儲電路采用M25P32-VMW6存儲芯片，光口電路采用FP4342033-HC6SY激光器，控制電路采用CS8032主芯片。
【文檔編號】H04B10/40GK203537400SQ201320658614
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月24日 優先權日:2013年10月24日
【發明者】上官福義, 王力成, 王讓義, 張志光 申請人:杭州初靈信息技術股份有限公司